Posgrado
  1. Química Física  1.1. Termodinámica  1.1.1. Leyes de la Termodinámica  1.1.2. Entalpía y capacidad calorífica  1.1.3. Entropía y energía libre  1.1.4. Equilibrio de Fase  1.1.5. Termodinámica estadística  1.1.6. Ciclo termodinámico  1.1.7. Fugacidad y actividad  1.2. Química Cuántica  1.2.1. Principios de la mecánica cuántica  1.2.2. Ecuación de Schrödinger  1.2.3. Partícula en una caja  1.2.4. Operadores y valores propios  1.2.5. Orbitales atómicos  1.2.6. Teoría de orbitales moleculares  1.2.7. Teoría de perturbaciones  1.2.8. Teoría del enlace de valencia  1.2.9. Hibridación y enlace químico  1.3. Cinética química  1.3.1. Leyes de velocidad y mecanismos de reacción  1.3.2. Teoría de colisiones  1.3.3. Teoría del estado de transición  1.3.4. Cinética Enzimática  1.3.5. Reacciones en cadena y polimerización  1.3.6. Reacciones fotoquímicas  1.4. Mecánica estadística  1.4.1. Función de partición  1.4.2. Funciones de distribución molecular  1.4.3. Distribución de Boltzmann  1.4.4. Estadísticas de Bose–Einstein y Fermi–Dirac  1.5. Espectroscopía  1.5.1. Espectroscopía Rotacional  1.5.2. Espectroscopia Vibracional  1.5.3. Espectroscopía Electrónica  1.5.4. Espectroscopia de resonancia magnética nuclear  1.5.5. Espectrometría de Masas  1.5.6. Espectroscopía Raman  1.5.7. Espectroscopía de resonancia paramagnética electrónica  1.6. Química de superficies y coloides  1.6.1. Isoterma de absorción  1.6.2. Tensión superficial y mojado  1.6.3. Estabilidad Coloidal  1.6.4. Catalisis  1.6.5. Emulsiones y micelas  1.7. Electroquímica  1.7.1. Ecuación de Nernst  1.7.2. Células electroquímicas  1.7.3. Conductividad y movilidad  1.7.4. Guerra  1.7.5. Celdas de combustible  1.7.6. Electrólisis
  2. Química orgánica  2.1. Mecanismo de reacción  2.1.1. Reacciones de sustitución nucleofílica  2.1.2. Reacciones de adición electrofílica  2.1.3. Reacciones de eliminación  2.1.4. Reacciones de reordenamiento  2.1.5. Reacciones radicales  2.1.6. Reacciones pericíclicas  2.2. Espectroscopia y determinación estructural  2.2.1. Espectroscopía UV-Vis  2.2.2. Espectroscopia IR  2.2.3. Espectroscopía de RMN  2.2.4. Espectrometría de Masa  2.2.5. Cristalografía de rayos X  2.3. Estereoscópico  2.3.1. Quiralidad y actividad óptica  2.3.2. Análisis estructural  2.3.3. Isomería geométrica  2.3.4. Estereoquímica Dinámica  2.4. Química Organometálica  2.4.1. Reactivos de organolitio y organomagnesio  2.4.2. Reacciones de acoplamiento cruzado catalizadas por paladio  2.4.3. Complejos de metales de transición  2.4.4. Enlace metal-carbono  2.5. Química de polímeros  2.5.1. Mecanismo de polimerización  2.5.2. Características de los Polímeros  2.5.3. Polímero Biodegradable  2.5.4. Polímero conductor  2.5.5. Polímeros supramoleculares  2.6. Química medicinal  2.6.1. Diseño y desarrollo de fármacos  2.6.2. Farmacocinética y farmacodinámica  2.6.3. Relaciones estructura-actividad  2.6.4. Acoplamiento molecular y selección de fármacos
  3. Química inorgánica  3.1. Química de coordinación  3.1.1. Teoría del campo cristalino  3.1.2. Teoría del campo de ligandos  3.1.3. Serie espectroquímica  3.1.4. Quelación y estabilidad  3.2. Química Organometálica  3.2.1. Carbonilos Metálicos  3.2.2. Catalysis por complejos organometálicos  3.2.3. Metalocenos  3.3. Química bioinorgánica  3.3.1. Metaloproteínas y enzimas  3.3.2. El rol de los metales en los sistemas biológicos  3.3.3. Transporte y almacenamiento de iones metálicos  3.4. Química del estado sólido  3.4.1. Estructuras Cristalinas  3.4.2. Teoría de bandas de los sólidos  3.4.3. Superconductors  3.4.4. Defectos en el cristal  3.5. Lantánidos y Actínidos  3.5.1. Configuración electrónica en lantánidos y actínidos  3.5.2. Química de coordinación de los lantánidos  3.5.3. Propiedades Magnéticas de los Lantánidos
  4. Química analítica  4.1. Cromatografía  4.1.1. Cromatografía de Gases  4.1.2. Cromatografía Líquida de Alta Resolución  4.1.3. Cromatografía en Capa Fina  4.2. Técnicas Espectroscópicas  4.2.1. Espectroscopía de absorción atómica  4.2.2. Difracción de rayos X  4.2.3. Espectroscopía de plasma acoplado inductivamente  4.3. Métodos electroanalíticos  4.3.1. Potenciometría  4.3.2. Voltametría  4.3.3. Colometría  4.4. Espectrometría de masas  4.4.1. Técnica de Ionización  4.4.2. Patrón de Fragmentación  4.5. Chemometría  4.5.1. Análisis multidisciplinario  4.5.2. Aprendizaje Automático en Química
  5. Química Teórica y Computacional  5.1. Simulación de dinámica molecular  5.1.1. Force fields and energy minimization  5.1.2. Simulación de Monte Carlo en simulaciones de dinámica molecular  5.2. Métodos químicos cuánticos  5.2.1. Teoría de Hartree–Fock  5.2.2. Teoría del funcional de la densidad  5.2.3. Métodos semiempíricos  5.3. Diseño computacional de fármacos  5.3.1. Alineamiento Molecular  5.3.2. Modelado QSAR  5.3.3. Tamizaje Virtual
  6. Bioquímica  6.1. Enzyme Kinetics  6.1.1. Cinética de Michaelis-Menten  6.1.2. Mecanismo de inhibición  6.2. Metabolismo y Bioenergética  6.2.1. Glicólisis  6.2.2. Ciclo del ácido cítrico  6.2.3. Cadena de transporte de electrones  6.3. Biología Molecular  6.3.1. Replicación y reparación del ADN  6.3.2. La síntesis de proteínas  6.3.3. Regulación Génica  6.4. Bioquímica Estructural  6.4.1. Plegado de proteínas  6.4.2. Biofísica de Membranas
  7. Química Ambiental  7.1. Química Atmosférica  7.1.1. Gases de efecto invernadero  7.1.2. Agotamiento del ozono  7.1.3. Contaminantes del aire y humo  7.2. Química del Agua  7.2.1. pH y dureza del agua  7.2.2. Tratamiento de aguas residuales  7.2.3. Química Acuática  7.3. Química del Suelo  7.3.1. Contaminación por metales pesados  7.3.2. pH del Suelo y Amortiguación  7.3.3. Ciclo de nutrientes  7.4. Toxicología y Seguridad Química  7.4.1. Toxicocinética  7.4.2. Evaluación de Riesgos en Toxicología y Seguridad Química en Química Ambiental  7.4.3. Efectos de los contaminantes en el medio ambiente

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Química de polímeros


La química de polímeros es una parte importante e integral de la química orgánica. Estudia la síntesis química, estructura, propiedades y aplicaciones de los polímeros. Los polímeros son moléculas grandes, o macromoléculas, compuestas de muchas subunidades repetidas conocidas como monómeros. Esta rama de la química se superpone con muchos campos, incluyendo la bioquímica, la ciencia de materiales y la ingeniería.

Conceptos básicos

Para entender la química de polímeros, es importante comenzar con varios conceptos básicos:

Monómeros y polímeros

Los monómeros son moléculas pequeñas y simples que forman los bloques constructivos básicos de los polímeros. Cuando los monómeros se someten a la polimerización, una reacción química esencial, se enlazan para formar largas cadenas conocidas como polímeros. Las propiedades de un polímero dependen en gran medida de su estructura, que está determinada por los monómeros utilizados, su disposición y la longitud de la cadena del polímero.

Monómero polimerización Polímero

Tipos de polímeros

Los polímeros se pueden clasificar según el origen de sus monómeros, su estructura y su mecanismo de síntesis:

  • Polímeros naturales: Estos son polímeros obtenidos de la naturaleza. Ejemplos incluyen proteínas, celulosa y caucho natural.
  • Polímeros sintéticos: Creado a través de varios procesos de polimerización. Ejemplos comunes son polietileno, poliestireno y cloruro de polivinilo (PVC).
  • Polímeros de adición: Formados por reacciones de adición de monómeros insaturados. Un ejemplo bien conocido es el polietileno, representado como -(-CH2-CH2-)-n.
  • Polímeros de condensación: Producidos a través de reacciones de condensación donde se elimina una pequeña molécula como el agua. Terylene y nylon son ejemplos.

Proceso de polimerización

Existen dos procesos principales de polimerización: la polimerización por adición y la polimerización por condensación.

Polimerización por adición

Este proceso, también conocido como polimerización en cadena, involucra monómeros con dobles enlaces. Esta reacción es iniciada por un radical libre, un ion u otro agente químico, lo que lleva a la formación de largas cadenas.

Iniciador , Monómero serie de polímeros

Considere la polimerización del etileno para formar polietileno:

CH2=CH2 + iniciador → -CH2-CH2-

Polimerización por condensación

Esta polimerización por etapas involucra monómeros que contienen dos grupos funcionales. A medida que los monómeros se unen, liberan una pequeña molécula, a menudo agua o metanol, y forman un enlace covalente.

Monómero 1 , Monómero 2 Polímero + Pequeña Molécula

Un ejemplo clásico de esto es la producción de nylon a partir de ácido adípico y hexametilendiamina:

H2N-(CH2)6-NH2 + HOOC-(CH2)4-COOH → [-NH-(CH2)6-NH-CO-(CH2)4-CO-]n + nH2O

Estructuras de polímeros

La estructura de los polímeros determina sus propiedades y funcionalidad. Las características de la estructura son las siguientes:

Polímeros lineales, ramificados y entrecruzados

  • Polímeros lineales: Compuestos de unidades de monómero enlazadas en cadenas rectas simples. Ejemplo: polietileno.
  • Polímeros ramificados: Tienen cadenas laterales ramificadas desde las largas cadenas principales del polímero. Ejemplo: polietileno de baja densidad (LDPE).
  • Polímeros entrecruzados: Estos contienen cadenas enlazadas entre sí que forman una red. Ejemplo: caucho vulcanizado.
Lineal Ramificado Conectado a la cruz

Propiedades y aplicaciones

Las propiedades de los polímeros se pueden adaptar para adecuarse a diferentes aplicaciones. Factores como el peso molecular, la cristalinidad y el grado de polimerización afectan a sus características estructurales y funcionales.

  • Propiedades térmicas: Algunos polímeros, como los termoplásticos, se funden al calentarse, permitiendo ser remodelados. Ejemplos incluyen polietileno y acrílico. Los polímeros termofijos, como las resinas epoxi, se endurecen al calentarse y no pueden ser remodelados.
  • Propiedades mecánicas: Los polímeros van desde flexibles a rígidos dependiendo de su estructura. El nylon es conocido por su resistencia, mientras que el poliestireno es más frágil.
  • Propiedades ópticas: Algunos polímeros son ópticamente transparentes y se utilizan en lentes y pantallas. Por ejemplo, polimetilmetacrilato (PMMA).

Aplicaciones en la vida diaria

La versatilidad de los polímeros los convierte en una parte integral de muchas industrias:

  • Embalaje: El embalaje de alimentos y bebidas depende principalmente de polímeros como el tereftalato de polietileno (PET) y el polipropileno.
  • Industria automotriz: Los polímeros ayudan a reducir el peso de los vehículos, aumentando así la eficiencia del combustible. El poliuretano se utiliza extensamente para interiores y cojines de asientos.
  • Aplicaciones biomédicas: Los polímeros como el polietilenglicol (PEG) y el ácido poliláctico (PLA) juegan roles importantes en los sistemas de administración de fármacos, prótesis y suturas.

El uso generalizado y la adaptabilidad de los polímeros han influido significativamente en el desarrollo tecnológico, ambiental y económico.

Impacto ambiental y sostenibilidad

A pesar de sus muchos beneficios, los polímeros presentan desafíos ambientales. El plástico, un tipo de polímero, contribuye significativamente a los vertederos y desechos marinos. Los esfuerzos para mejorar la sostenibilidad incluyen el desarrollo de polímeros biodegradables y el incremento de los métodos de reciclaje.

  • Reciclaje: El proceso de reciclaje ayuda a reducir el impacto ambiental y ahorrar recursos. Sin embargo, es complicado debido a los diferentes tipos de polímeros.
  • Polímeros biodegradables: Desarrollados para reducir la contaminación, estos polímeros se descomponen naturalmente en el medio ambiente. El ácido poliláctico (PLA) de recursos renovables como el almidón de maíz es un ejemplo.

Las prácticas sostenibles buscan equilibrar la producción de polímeros y el cuidado ambiental, sin comprometer la funcionalidad.

Conclusión

Como un aspecto esencial de la química orgánica, la química de polímeros juega un papel vital en la innovación y el progreso en una variedad de campos. Su capacidad para crear nuevos materiales con propiedades diversas asegura que los polímeros seguirán siendo un componente vital en futuros avances tecnológicos y desarrollo sostenible.


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